[发明专利]一种碳复合纳米零价金属多孔功能材料、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种碳复合纳米零价金属多孔功能材料、其制备方法及应用。碳复合纳米零价金属多孔功能材料的制备方法包括如下步骤：以陨石粉体为原料经还原煅烧制得纳米零价金属复合材料；将沸石、水泥、生石灰、铝粉、石膏及表面活性剂混合配料，经浇注、发泡、切割、蒸压养护，制得复合多孔材料；在所述复合多孔材料表面均匀涂撒所述纳米零价金属复合材料，经散水养护后再经自然养护，制得碳复合纳米零价金属多孔功能材料。本发明制得的材料具有多级别孔、较高的孔隙率以及较大的比表面积，为微生物进入碳复合纳米零价金属多孔功能材料的内部附着生长提供空间，可以作为人工湿地基质或海绵城市基质处理废水，污染物去除率高。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种碳复合纳米零价金属多孔功能材料、其制备方法及应用。

背景技术

重金属等工业废水对环境污染及其对人类的危害极为严重，人工湿地系统相比传统污水处理技术，由于具有投资少、运行成本低等优势，已广泛应用于工业废水的处理。人工湿地系统主要利用湿地中填料基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过一系列物理的、化学的以及生物的途径净化污水，其中系统中填料在湿地污水处理过程中具有重要作用，是污水处理的主要场所，其通过拦截、过滤、吸附及沉淀等作用去除污染物。

目前人工湿地的填料基质主要由土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣、钢渣等材料经简单堆积而成，但这种方法制得的填料普遍存在机械强度不足、易堵塞、氮磷吸附能力较低等缺点，且其有限的孔隙率、比表面积等性能严重制约着人工湿地对污水的净化效率。

另外，随着城市化进程的加快，城市内涝、水资源短缺和径流污染加重等问题凸显。据美国国家环保署信息，雨水径流已被列为导致水体污染的第3大污染源。自2014年10月发布《海绵城市建设技术指南》以来，城市径流削减与收集、雨水净化与合理利用，成为我国新时期城市建设的重点，也是水环境研究的焦点之一。海绵城市建设的要义是通过人工设施和自然途径的结合，实现雨水自然积存、自然渗透和自然净化，并能够在缺水时“释放”雨水，形成良好的自然循环，促进雨水资源的利用和生态环境保护。城市雨水径流的发生具有随机性和间歇性，污染源具有分布广泛、不集中且污染物浓度变化大等特点。如何有效收集、净化、储存城市径流雨水是解决问题的关键之一。充分利用城市非硬化下垫面，在保持其原有生活和生态功能基础上，通过土壤-植物-微生物系统联合作用促进雨水就地渗透、净化、储存是解决问题的有效途径。近年来，利用土壤渗滤原理削减地表水污染及城市降雨径流污染的研究受到广泛关注。20世纪70年代，国外已开始利用各种类型绿地储蓄地表径流和削减径流污染，其中，优化非硬化区下垫面填充基质是提高系统雨水处理性能的有效途径，目前关于城市下垫面研究仅停留在传统的沙土基质配比优化和分层填装方面，雨水渗透速度提升空间有限且污染物削减量难以满足回用标准。

发明内容

本发明解决的问题是现有人工湿地填料和海绵城市基质存在易堵塞、吸附能力低、污染物去除效果差。

为解决上述问题中的至少一个方面，本发明提供一种碳复合纳米零价金属多孔功能材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，以陨石粉体和生物质粉体为原料，经还原煅烧制得纳米零价金属复合材料；

步骤S2，将沸石、水泥、生石灰、铝粉、石膏及表面活性剂混合配料，经浇注、发泡、切割、蒸压养护，制得复合多孔材料；

步骤S3，在所述复合多孔材料表面均匀涂撒所述纳米零价金属复合材料，经散水养护后，再经自然养护，制得碳复合纳米零价金属多孔功能材料。

可选地，步骤S1中所述纳米零价金属复合材料，是由所述陨石粉体和生物质粉体在氢气或一氧化碳气氛下煅烧得到。

可选地，步骤S1中所述在氢气或一氧化碳气氛下煅烧，煅烧温度为400～900℃，煅烧时间为2h～5h。

可选地，步骤S1中所述陨石粉体和所述生物质粉体的粒径均小于0.0374mm。